光合作用PPT

光合作用的概念光合作用，通常是指绿色植物（包括藻类）吸收光能，把二氧化碳和水合成富能有机物，同时释放氧气的过程。其主要包括光反应、暗反应两个阶段，涉及光吸...

光合作用的概念光合作用，通常是指绿色植物（包括藻类）吸收光能，把二氧化碳和水合成富能有机物，同时释放氧气的过程。其主要包括光反应、暗反应两个阶段，涉及光吸收、电子传递、光合磷酸化、碳同化等重要反应步骤，对实现自然界的能量转换、维持大气的碳-氧平衡具有重要意义。绿叶中色素的提取与分离实验实验原理色素提取的原理叶绿体中的色素能够溶解在有机溶剂中，所以，可以在叶片被磨碎以后用液态氮迅速冷却研磨液，使研磨充分，然后加入有机溶剂如丙酮等，使色素溶解在丙酮中来提取色素色素分离的原理叶绿体中的色素在层析液中的溶解度不同，溶解度高的随层析液在滤纸上扩散得快，溶解度低的随层析液在滤纸上扩散得慢。根据这个原理就可以将叶绿体中分离色素实验步骤提取色素研磨绿叶，加入无水乙醇（溶解色素），用单层尼龙布过滤，收集滤液制作滤纸条将干燥的定性滤纸剪成略小于试管长与直径的1/2，将一端剪去两角，距这一端1cm处用铅笔画一条极细的横线画滤液细线用毛细吸管吸取少量滤液，沿铅笔线均匀画一条细而直的滤液线，待干后再重复画一两次（次数越多色素越多）分离色素将画有滤液细线的滤纸条插入放有少量层析液的试管中（滤液细线不能触及层析液），用棉塞塞紧试管口。将装好滤纸条的试管置于盛有60℃左右热水的大烧杯中，用棉塞塞紧大烧杯。注意大烧杯内的水面要低于试管内的水面，以免层析液挥发观察和记录待色素在滤纸条上扩散开后，取出滤纸条，晾干后观察上面出现的四条色素带，并做记录实验结果滤纸条上从上到下依次为：胡萝卜素（橙黄色）、叶黄素（黄色）、叶绿素a（蓝绿色）、叶绿素b（黄绿色）。实验结论叶绿体中的色素能够溶解在有机溶剂中，不同色素随层析液在滤纸上扩散的速度不同，从而可以将色素分离开来。光合作用的发现史光合作用的发现史是人类对植物生理作用的发现史和认识史，随着科学的发展，人们逐渐发现了光合作用的现象、过程、实质和意义。普利斯特利实验1771年，英国科学家普利斯特利实验发现，将点燃的蜡烛与绿色植物一起放在密闭的玻璃罩内，蜡烛不会熄灭；将小鼠与绿色植物一起放在玻璃罩内，小鼠也不会窒息而死。因此，他指出植物可以净化空气梅耶实验1782年，德国化学家梅耶根据能量转换与守恒定律明确指出植物进行光合作用时，把光能转换成化学能储存起来萨克斯实验1864年，德国科学家萨克斯将绿色叶片放在暗处几小时，发现叶片变黄；移到光下照射后，叶片又变绿，由此他提出光是绿色植物光合作用的必要条件恩格尔曼实验1880年，德国科学家恩格尔曼采用水绵、好氧细菌和极细光束进行对照实验，发现氧是由叶绿体释放出来的，叶绿体是绿色植物进行光合作用的场所鲁宾和卡门实验1939年，美国科学家鲁宾和卡门利用同位素标记法进行实验证明光合作用释放的氧全部来自于水，而二氧化碳中的氧则转移到有机物中叶绿体叶绿体是含有绿色色素（主要为叶绿素a、b）的质体，为绿色植物进行光合作用的场所，存在于高等植物叶肉、幼茎的一些细胞内，藻类细胞中也含有。叶绿体的形状、数目和大小随不同植物和不同细胞而异。叶绿体由双层膜、类囊体和基质三部分构成。双层膜将叶绿体分隔成两个腔，其间的空间称为叶绿体基质，基质的pH值约为7.9。类囊体是由单层膜构成的小囊泡，也称囊状结构薄膜，这些小囊泡是由许多片层结构以垂直的方式重叠而成的。类囊体通常一个接着一个地堆积起来，形成由扁平小囊泡组成的盘状结构，称为基粒。叶绿体中的类囊体膜上分布着很多色素，因而称“片层膜”或“片层结构”。这些色素主要是叶绿素（叶绿素a和叶绿素b）和类胡萝卜素（胡萝卜素和叶黄素），它们能够吸收光能。此外，叶绿体类囊体膜上还有光合作用的酶，这些酶是光合作用光反应阶段所需要的关键酶。光合作用的过程光合作用主要包括光反应和暗反应两个阶段。光反应发生在叶绿体的类囊体膜上，水的光解和ATP的形成都在这里进行。在光反应中，植物利用阳光的能量，将水（H₂O）分解成氧气（O₂）和光合作用所需的电子（e⁻）及质子（H⁺）。同时，ADP（二磷酸腺苷）在光反应中被光能量转化为ATP（三磷酸腺苷），这一转化过程需要光反应中的电子传递链来完成。暗反应发生在叶绿体的基质中，涉及到二氧化碳的固定和还原。在暗反应中，植物利用光反应产生的ATP和NADPH（还原型辅酶Ⅱ），将二氧化碳（CO₂）固定成有机物。这个过程包括羧化反应和还原反应两个步骤。羧化反应中，二氧化碳与一种五碳化合物（核酮糖-1，5-二磷酸，RuBP）结合，生成两个三碳化合物（3-磷酸甘油酸）。然后，在还原反应中，这两个三碳化合物被NADPH和ATP还原，生成糖类（如葡萄糖）和五碳化合物，完成二氧化碳的固定和还原。影响光合作用的因素光照强度光照强度是影响光合作用速率的最重要因素之一。在一定范围内，随着光照强度的增加，光合作用速率也增加。但当光照强度超过一定限度后，光合作用速率不再增加，甚至可能下降，这是由于光抑制现象造成的温度温度对光合作用的影响也很大。一般来说，光合作用的最适温度在25-35℃之间。在低温下，光合作用速率下降，而在高温下，光合作用速率也会下降，这是由于高温会导致叶绿体结构破坏和酶失活二氧化碳浓度二氧化碳是光合作用的重要原料，其浓度对光合作用速率也有显著影响。在一定范围内，随着二氧化碳浓度的增加，光合作用速率也增加水分水分是光合作用的另一个重要因素。当植物叶片缺水时，气孔会关闭，导致二氧化碳供应不足，从而影响光合作用矿质元素矿质元素如氮、磷、钾、镁等对光合作用也有重要影响。这些元素是叶绿体结构和功能的必要组成部分，缺乏这些元素会导致叶绿体结构破坏和功能下降综上所述，光合作用是植物生长发育的重要过程，受到多种因素的影响。了解这些影响因素并采取相应的措施，可以优化植物的生长环境，提高光合作用效率，从而促进植物的生长和发育。a. 叶绿素含量：叶绿素是植物进行光合作用的主要色素，其含量直接影响植物对光能的吸收和利用。叶绿素含量越高，植物对光能的利用效率也越高，光合作用速率相应增加。b. 叶面积指数（LAI）：叶面积指数是指单位地面面积上的植物叶片总面积。它反映了植物冠层的结构特征，直接影响植物对光能的截获和利用。叶面积指数越大，植物截获的光能越多，光合作用潜力也越大。c. 叶片年龄：叶片的年龄也会影响光合作用。新叶通常具有较高的光合作用速率，因为它们的叶绿体数量多且活性高。然而，随着叶片的衰老，叶绿体数量减少，光合作用速率也会逐渐下降。d. 环境条件：环境因素如风速、湿度、土壤水分和营养状况等也会对光合作用产生影响。例如，适度的风速可以增加植物叶片的气孔开放程度，提高二氧化碳的供应；而土壤水分和营养状况则会影响植物的生长和叶绿素的合成，进而影响光合作用。总结光合作用是一个复杂而精细的过程，它涉及到多个生物化学反应和多个影响因素的相互作用。了解这些因素对光合作用的影响，可以帮助我们更好地理解和调控植物的生长和发育。通过优化光照、温度、水分、矿质元素等条件，可以提高植物的光合作用效率，进而促进植物的生长和产量提高。同时，光合作用的研究也有助于我们深入理解生物圈中的碳循环和能量流动等重要生态过程。